CN105424762A - 一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及其测量方法 - Google Patents

一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及其测量方法，涉及水泥与混凝土制造领域。本发明是为了解决现有判断火山灰活性的方法，耗时长，预测结果准确性低，并且不能反映不同温度条件下矿物掺合料的火山灰活性的问题。本发明通过两个铜片电极的接出导线读取内筒容器中溶液的电导率值C1，再向内筒容器中加入矿物掺合料，均匀搅拌后测定此时溶液中的电导率值C2，相同温度下，加入不同矿物掺合料，获得不同矿物掺合料所对应的电导率值差C＝C1-C2，电导率值差越大，所对应的矿物掺合料的火山灰活性越高。它用于水泥与混凝土制造过程中对矿物掺合料的优选与性能评价。

Description

一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及采用该装置实现的火山灰活性的测量方法。属于水泥与混凝土制造领域。
背景技术
随着现代混凝土技术的快速发展以及国家节能减排与环保政策的相继出台，各种矿物掺合料已经被广泛应用于水泥与混凝土制造领域，并逐步发展成为水泥混凝土中必不可少的重要组分之一。利用大量矿物掺合料替代部分水泥，不但可以降低单方混凝土的生产成本、节约水泥制造过程中的能源与资源消耗、实现各类工业废弃物的资源化利用、减少环境污染；而且可以显著提高混凝土的新拌性能、改善收缩徐变、降低水化温升、细化孔隙结构、减少收缩开裂和提高耐久性等。由于可用于水泥混凝土的矿物掺合料种类繁多、来源与产地分布广泛，因而快速、准确地评价矿物掺合料的火山灰活性对于矿物掺合料的高效利用和混凝土工程应用非常重要。由于矿物掺合料在混凝土材料中发挥火山灰活性需要较长的时间，因而传统采用水泥胶砂试件的28天强度比值判断火山灰活性的现有方法存在实验周期长、结果不准确等不足；同时由于测试时水泥胶砂试处于标准室温养护条件，不能反映不同温度条件下矿物掺合料的火山灰活性，从而导致实验结果与实际工程存在较大差异。
发明内容
本发明是为了解决现有判断火山灰活性的方法，耗时长，预测结果准确性低，并且不能反映不同温度条件下矿物掺合料的火山灰活性的问题。现提供一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置及其测量方法。
一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置，它包括电机、支撑架、内筒容器、外筒容器、两个温度传感器、电加热管、搅拌叶片和两个铜片电极，
内筒容器和外筒容器的高度相等，内筒容器和外筒容器均为内壁带有刻度线的圆筒结构，内筒容器和外筒容器同轴心设置，且内筒容器与外筒容器共底设置，
电机固定在支撑架的末端，电机的输出轴与搅拌叶片的动力轴首端连接，搅拌叶片的动力轴与内筒容器同心设置，
内筒容器和外筒容器中分别设置一个温度传感器，温度传感器用来实时监测相应容器中溶液的温度，内筒容器用于装入模拟混凝土孔隙溶液，外筒容器用于装入自来水介质，两个铜片电极均设置在内筒容器的内壁上，且两个铜片电极处于相对设置，每个铜片电极连接有一根导线，导线用于测定内筒容器中溶液的电导率，
电加热管成环状放置在外筒容器和内筒容器之间的底部。
根据一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现火山灰活性的测量方法，它包括以下过程：
步骤一、分别向内筒容器和外筒容器中注入蒸馏水和普通自来水；
步骤二、打开电加热管和两个温度传感器的电源开关，当两个温度传感器中任意一个的温度值比设定温度T低于0.5℃时，T的值为30℃～90℃，电加热管开始对外部容器中的液体加热，当两个温度传感器中任意一个的温度值比设定温度T高1.0℃时，电加热管停止对外部容器中的液体加热；
步骤三、外筒容器中液体通过内筒容器的筒壁将热量传递给内筒容器内的溶液，当内筒容器中水的温度达到设定温度值T时，向内筒容器中加入称量好的氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，使内筒容器中溶液的组成达到0.2摩尔/升的NaOH、0.6摩尔/升的KOH和饱和Ca(OH)2的模拟混凝土孔隙溶液；
步骤四、打开电机，通过搅拌叶片对内筒容器内的溶液搅拌，使内筒容器中的溶液组成达到均匀一致，通过数据采集与控制系统采集两个铜片电极接出的导线的电导率，来读取内筒容器中溶液的电导率值C1；
步骤五、再向内筒容器中加入称量好的矿物掺合料，并通过搅拌叶片对溶液连续搅拌10～15分钟后，测定此时溶液中的电导率值C2；
步骤六、计算获得电导率值差C＝C1-C2；
步骤七、重复步骤一至步骤六，测试同一设定温度T条件下不同矿物掺合料所对应的电导率值差，电导率值差越大，所对应的矿物掺合料在温度T条件下的火山灰活性越高。
本发明的有益效果为：将内筒容器和外筒容器中分别装入模拟混凝土孔隙溶液和自来水介质，采用两个温度传感器实时监测两个容器中溶液的温度；通过电加热管对外筒容器进行加热，电加热管可以人为控制开关或根据两个温度传感器的温度自动控制开关状态，通过电加热器对外部容器中的液体加热，外部容器中液体通过内筒的筒壁将热量传递给内部溶液，从而保持内筒中的溶液处于设定温度范围，打开电机，通过搅拌叶片对内筒容器内的溶液搅拌，使不同部位的溶液组成达到均匀一致，通过两个铜片电极的接出的导线读取内筒容器中溶液的电导率值C1，再向内筒容器中加入矿物掺合料，并通过搅拌叶片对溶液连续搅拌，测定此时溶液中的电导率值C1，获得电导率值差C＝C1-C2，通过多次测量，测试同一设定温度T条件下不同矿物掺合料所对应的电导率值差，电导率值差越大，所对应的矿物掺合料在温度T条件下的火山灰活性越高。在加入同一矿物掺合料，多次改变设定温度T的值的条件下，分别获得不同温度条件下的电导率值差，电导率值差越大，则该矿物掺合料在该温度T值下的火山灰活性越高。采用该装置及测量方法测量火山灰活性的结果同比现有装置测得的准确性高，且时间短。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置，它包括电机1、支撑架2、内筒容器3和外筒容器4、两个温度传感器5、电加热管6、搅拌叶片7和两个铜片电极8，
内筒容器3和外筒容器4的高度相等，内筒容器3和外筒容器4均为内壁带有刻度线的圆筒结构，内筒容器3和外筒容器4同轴心设置，且内筒容器3与外筒容器4共底设置，
电机1固定在支撑架2的末端，电机1的输出轴与搅拌叶片7的动力轴首端连接，搅拌叶片7的动力轴与内筒容器3同心设置，
内筒容器3和外筒容器4中分别设置一个温度传感器5，温度传感器5用来实时监测相应容器中溶液的温度，内筒容器3用于装入模拟混凝土孔隙溶液，外筒容器4用于装入自来水介质，两个铜片电极8均设置在内筒容器3的内壁上，且两个铜片电极8处于相对设置，每个铜片电极8连接有一根导线，导线用于测定内筒容器3中溶液的电导率，
电加热管6成环状放置在外筒容器4和内筒容器3之间的底部。
本实施方式中，内筒容器3材质选用导热性较好而且不导电的玻璃材料，而外筒容器4则选用导热性较低的工程塑料或有机玻璃等材质；
电加热管可以人为控制开关或根据两个温度传感器的温度自动控制开关状态。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置作进一步说明，本实施方式中，外筒容器4的直径与内筒容器3的直径比为2～5。
具体实施方式三：根据具体实施方式一所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现火山灰活性的测量方法，本实施方式中，它包括以下过程：
步骤一、分别向内筒容器3和外筒容器4中注入蒸馏水和普通自来水；
步骤二、打开电加热管6和两个温度传感器5的电源开关，当两个温度传感器5中任意一个的温度值比设定温度T低于0.5℃时，T的值为30℃～90℃，电加热管6开始对外部容器4中的液体加热，当两个温度传感器5中任意一个的温度值比设定温度T高1.0℃时，电加热管6停止对外部容器4中的液体加热；
步骤三、外筒容器4中液体通过内筒容器3的筒壁将热量传递给内筒容器3内的溶液，当内筒容器3中水的温度达到设定温度值T时，向内筒容器3中加入称量好的氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，使内筒容器3中溶液的组成达到0.2摩尔/升的NaOH、0.6摩尔/升的KOH和饱和Ca(OH)2的模拟混凝土孔隙溶液；
步骤四、打开电机1，通过搅拌叶片7对内筒容器3内的溶液搅拌，使内筒容器3中的溶液组成达到均匀一致，通过数据采集与控制系统采集两个铜片电极8接出的导线的电导率，来读取内筒容器3中溶液的电导率值C1；
步骤五、再向内筒容器3中加入称量好的矿物掺合料，并通过搅拌叶片7对溶液连续搅拌10～15分钟后，测定此时溶液中的电导率值C2；
步骤六、计算获得电导率值差C＝C1-C2；
步骤七、重复步骤一至步骤六，测试同一设定温度T条件下不同矿物掺合料所对应的电导率值差。电导率值差越大，所对应的矿物掺合料在温度T条件下的火山灰活性越高。
本实施方式中，对于同一矿物掺合料来说，通过多次调节设定温度T的值，分别获得不同温度条件下的电导率值差，电导率值差越大，则该矿物掺合料在该温度T值下的火山灰活性越高。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现火山灰活性的测量方法作进一步说明，本实施方式中，搅拌叶片7底部与内筒容器3底部之间的距离为10mm～20mm。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现火山灰活性的测量方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中，外筒容器4中注入的普通自来水比内筒容器3中注入的蒸馏水高度高出10mm以上，且外筒容器4中的溶液高度低于外筒容器4的高度10mm以上。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现火山灰活性的测量方法作进一步说明，本实施方式中，步骤四中，通过搅拌叶片7对内筒容器3内的溶液搅拌5分钟。

Claims (6)

1.一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置，其特征在于，它包括电机(1)、支撑架(2)、内筒容器(3)、外筒容器(4)、两个温度传感器(5)、电加热管(6)、搅拌叶片(7)和两个铜片电极(8)，
内筒容器(3)和外筒容器(4)的高度相等，内筒容器(3)和外筒容器(4)均为内壁带有刻度线的圆筒结构，内筒容器(3)和外筒容器(4)同轴心设置，且内筒容器(3)与外筒容器(4)共底设置，
电机(1)固定在支撑架(2)的末端，电机(1)的输出轴与搅拌叶片(7)的动力轴首端连接，搅拌叶片(7)的动力轴与内筒容器(3)同心设置，
内筒容器(3)和外筒容器(4)中分别设置一个温度传感器(5)，温度传感器(5)用来实时监测相应容器中溶液的温度，内筒容器(3)用于装入模拟混凝土孔隙溶液，外筒容器(4)用于装入自来水介质，两个铜片电极(8)均设置在内筒容器(3)的内壁上，且两个铜片电极(8)处于相对设置，每个铜片电极(8)连接有一根导线，导线用于测定内筒容器(3)中溶液的电导率，
电加热管(6)成环状放置在外筒容器(4)和内筒容器(3)之间的底部。
2.根据权利要求1所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置，其特征在于，外筒容器(4)的直径与内筒容器(3)的直径比为2～5。
3.根据权利要求1所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现的测量方法，其特征在于，它包括以下过程：
步骤一、分别向内筒容器(3)和外筒容器(4)中注入蒸馏水和普通自来水；
步骤二、打开电加热管(6)和两个温度传感器(5)的电源开关，当两个温度传感器(5)中任意一个的温度值比设定温度T低于0.5℃时，T的值为30℃～90℃，电加热管(6)开始对外部容器(4)中的液体加热，当两个温度传感器(5)中任意一个的温度值比设定温度T高1.0℃时，电加热管(6)停止对外部容器(4)中的液体加热；
步骤三、外筒容器(4)中液体通过内筒容器(3)的筒壁将热量传递给内筒容器(3)内的溶液，当内筒容器(3)中水的温度达到设定温度值T时，向内筒容器(3)中加入称量好的氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，使内筒容器(3)中溶液的组成达到0.2摩尔/升的NaOH、0.6摩尔/升的KOH和饱和Ca(OH)2的模拟混凝土孔隙溶液；
步骤四、打开电机(1)，通过搅拌叶片(7)对内筒容器(3)内的溶液搅拌，使内筒容器(3)中的溶液组成达到均匀一致，通过数据采集与控制系统采集两个铜片电极(8)接出的导线的电导率，来读取内筒容器(3)中溶液的电导率值C1；
步骤五、再向内筒容器(3)中加入称量好的矿物掺合料，并通过搅拌叶片(7)对溶液连续搅拌10～15分钟后，测定此时溶液中的电导率值C2；
步骤六、计算获得电导率值差C＝C1-C2；
步骤七、重复步骤一至步骤六，测试同一设定温度T条件下不同矿物掺合料所对应的电导率值差，电导率值差越大，所对应的矿物掺合料在温度T条件下的火山灰活性越高。
4.根据权利要求3所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现的测量方法，其特征在于，搅拌叶片(7)底部与内筒容器(3)底部之间的距离为10mm～20mm。
5.根据权利要求3所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现的测量方法，其特征在于，步骤一中，外筒容器(4)中注入的普通自来水比内筒容器(3)中注入的蒸馏水高度高出10mm以上，且外筒容器(4)中的溶液高度低于外筒容器(4)的高度10mm以上。
6.根据权利要求3所述的一种快速测定矿物掺合料火山灰活性的装置实现的测量方法，其特征在于，步骤四中，通过搅拌叶片(7)对内筒容器(3)内的溶液搅拌5分钟。
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